Steigerung der Leistung von Automobilanschlüssen: Materialien, Design & Termination

Automobil-Terminalstecker Im Bereich der Automobilverkabelung sind Automobilsteckverbinder ein wichtiger Bestandteil des Feldes, bestimmen aber auch direkt die Signal- und Stromübertragung der wichtigen Knotenpunkte. Mit der rasanten Entwicklung der Automobilindustrie in Deutschland fördert die kontinuierliche Verbesserung des Bereichs der Automobilteile auch die Entwicklung des Automobilsteckverbinders zu einer feineren und zuverlässigeren Entwicklung.

Bei der Überprüfung vergangener Probleme bei der Verwendung von Steckverbinderklemmen haben wir festgestellt, dass die folgenden Faktoren die Fähigkeit zur Übertragung von Klemmen beeinflussen: Materialien, Designstruktur, Oberflächenqualität und Crimpung.

Das Material der Klemme

Unter Berücksichtigung von Funktionalität und Wirtschaftlichkeit verwendet die heimische Steckverbinderindustrie in der Regel zwei Materialien: Messing und Bronze. Messing ist in der Regel gut leitfähig, aber flexibler als Bronze. Aufgrund der Unterschiede in der Struktur der Stecker- und Buchsenklemmen wird in der Regel die Verwendung von Stecker-Klemmen bevorzugt, die aus Messing bestehen, das besser leitfähig ist. Die Buchsenklemmen selbst haben in der Regel ein flexibles Design, wobei die Leitfähigkeitsanforderungen berücksichtigt werden, und es wird meist Bronze als Material gewählt, um die Zuverlässigkeit der Klemmenzunge zu gewährleisten.

Für relativ strenge Leitfähigkeitsanforderungen der Buchsenklemmen, bei denen die Leitfähigkeit des Bronze-Materials die Anforderungen nicht erfüllen kann, ist die allgemeine Praxis, Brass-Buchsenklemmenmaterialien zu wählen, wobei die Mängel des Bronze-Materials selbst, das weniger flexibel ist, die Elastizität verringern. In der Struktur wird eine starre Unterstützung eingebaut, um die Elastizität der Klemmen zu erhöhen. Wie in Abbildung (1) gezeigt.

Abbildung 1 Strukturdiagramm der Buchsenklemme mit starrer Unterstützung

In der oben beschriebenen Struktur mit starrer Unterstützung in Abbildung (2) verbessert die starre Unterstützung die positive Druckkraft der leitfähigen Laminatoberfläche und erhöht somit die elektrische Zuverlässigkeit des Produkts.

Abbildung 2 Bild der Buchsenklemme mit starrer Unterstützung

Das Design der Struktur

Im Wesentlichen ist das Design der Struktur im Wesentlichen offen, um die Rohstoffkosten zu minimieren, während die Stromübertragung der Klemmen aufrechterhalten wird. Daher sind die Steckverbinderklemmen am anfälligsten für den Einfluss der Stromübertragung als Teil ihrer “Flaschenhals”-Struktur, die sich auf die Klemmen in der leitfähigen Oberfläche mit dem kleinsten Querschnitt bezieht. Wie in Abbildung (3) gezeigt, beeinflusst die Struktur direkt die Stromtragfähigkeit der Klemme.

Abbildung 3 Schematische Darstellung der Klemmenexpansion

Abbildung 3b zeigt, dass die Querschnittsfläche von S1 größer ist als S2, sodass der Querschnitt B-B im Flaschenhalszustand ist. Dies zeigt, dass bei der Gestaltung der Querschnitt die leitfähigen Anforderungen der Klemme erfüllen muss.

Die Oberflächenbeschichtung

Bei den meisten Steckverbindern ist die Zinnbeschichtung eine relativ gängige Beschichtungsmethode. Die Nachteile der Zinnbeschichtung umfassen die folgenden zwei Punkte: Erstens führt die Zinnbeschichtung zu einer verringerten Lötbarkeit und erhöhtem Kontaktwiderstand, was hauptsächlich auf die Beschichtung und die metallische Intermetallprotektorschicht zwischen dem Metall zurückzuführen ist. Zweitens weist das beschichtete Kontaktmaterial eine höhere Oberflächenreibung auf im Vergleich zum beschichteten Metall, was die Einführkraft des Steckverbinders erhöht, insbesondere bei Mehrdrahtsteckverbindern.

Daher werden bei der Beschichtung von Mehrdrahtsteckverbindern, wo immer möglich, neue Beschichtungsverfahren eingesetzt, um die Verbindungstransferfähigkeit zu gewährleisten und gleichzeitig den Einführstrom zu reduzieren. Zum Beispiel ist die Goldbeschichtung ein gutes Beschichtungsverfahren.

Aus mikrophysikalischer Sicht hat jede glatte Oberfläche eine raue und unebene Oberfläche, sodass der Kontakt der Klemmen ein Punktkontakt und kein Flächenkontakt ist. Außerdem sind die meisten Metalloberflächen von nicht-leitfähigen Oxiden und anderen Filmschichten bedeckt, sodass nur im eigentlichen Sinne der elektrischen Kontaktpunkte – sogenannte “leitfähige Stellen“ – ein elektrischer Kontakt möglich ist.

Da der Großteil des Kontakts durch den Filmskontakt erfolgt, konzentriert sich der Strom, wenn er durch die beiden Kontaktflächen fließt, auf diese sehr kleinen leitfähigen Stellen.

Daher wird in der Nähe der leitfähigen Stellen des Stromleiters der Weg verkürzt, was zu einer Verlängerung des Stromflussweges führt, und die effektive leitfähige Fläche wird reduziert. Dieser lokale Widerstand wird als “Schrumpfwiderstand” bezeichnet und verbessert die Oberflächenbeschaffenheit sowie die Übertragungseigenschaften der Klemmen.

Derzeit gibt es zwei Kriterien zur Bewertung der Qualität der Beschichtung: Erstens die Bewertung der Dicke der Beschichtung. Diese Methode bewertet die Qualität der Beschichtung durch Messung der Dicke der Beschichtung. Zweitens wird die Qualität der Beschichtung mit einem geeigneten Salzsprühtest bewertet.

Der positive Druck des Terminal-Sprengels

Der positive Druck des Anschluss-Terminals ist ein wichtiger Indikator für die Leistung des Anschlusses und wirkt sich direkt auf die Einsteckkraft des Terminals und die elektrischen Eigenschaften aus. Er bezieht sich auf die Kontaktfläche des Stecker- und Buchsen-Terminals, die senkrecht zur Kontaktfläche aufgebracht wird.

Bei der Verwendung von Anschlüssen ist das häufigste Problem die nicht stabile Einsteckkraft zwischen dem Terminal und der Terminalkontrolle. Dies liegt an dem instabilen positiven Druck auf das Terminal-Sprengel, was zu einem Anstieg des Widerstands der Kontaktfläche des Terminals führt. Dies führt zu einer Erhöhung des Temperaturanstiegs der Terminals, was zu einem Durchbrennen des Steckers und einem Verlust der Leitfähigkeit führt, oder in extremen Fällen sogar zum Durchbrennen.

Laut QC/T417 [1] ist der Kontaktwiderstand der Widerstand zwischen den Kontaktpunkten eines Anschlusses und umfasst die folgenden Faktoren: den intrinsischen Widerstand der Terminals, den Widerstand, der durch das Crimpen der Leiter entsteht, den Widerstand des Drahts am Referenzpunkt und den Widerstand des Sprengels des Steckers und der Buchse in Kontakt (Abb. 4).

Das Terminalmaterial beeinflusst hauptsächlich den intrinsischen Widerstand, die Crimpqualität des Produkts beeinflusst den durch das Crimpen des Leiters erzeugten Widerstand, der Kontakt des Sprengels des Steckers und der Buchse beeinflusst den Widerstand durch die leitfähigen Eigenschaften des Terminals, und der Temperaturanstieg hat einen erheblichen Einfluss. Daher sind diese Aspekte bei der Konstruktion von entscheidender Bedeutung.

Abbildung 4 Schematische Darstellung des Kontaktwiderstands

Der positive Druck auf das Terminal hängt von der Elastizität des Endes der Kugelzunge ab. Der Biegeradius R und die Hebellänge L der Zunge haben direkten Einfluss auf diesen Wert und müssen bei der Konstruktion berücksichtigt werden. Die Struktur des Terminal-Sprengels ist in Abbildung 5 dargestellt.

Abbildung 5 Schematische Darstellung der Struktur des Terminal-Sprengels

Endcrimpung

Die Übertragungsqualität des Terminals wird direkt durch die Crimpqualität beeinflusst. Die Eingriffs- und Höhenlänge des Crimps haben einen erheblichen Einfluss auf die Crimpqualität. Ein fester Crimp hat bessere mechanische Festigkeit und elektrische Eigenschaften, daher sollten die Abmessungen des Crimpabschnitts genau kontrolliert werden. Der Durchmesser des Drahts ist ein wichtiger Faktor, der die Crimpwirkung zwischen dem Terminal und dem Draht beeinflusst.

Darüber hinaus ist auch der Draht selbst wert, untersucht zu werden, da inländische und ausländische Produkte ihre eigenen einzigartigen Eigenschaften haben. Bei der tatsächlichen Produktion sollten die folgenden Prinzipien beachtet werden: Der Drahtdurchmesser sollte mit dem Ende des Terminals abgestimmt sein, die Länge des Kopfteils sollte moderat sein, und die geeignete Crimpform, Crimp nach dem Rattori-Test. 

Überprüfung der Crimpmethoden des Terminals, einschließlich der Kontrolle des Crimpprofils und der Zugkraft. Durch die Profilkontrolle kann man die Crimp-Ergebnisse visuell beurteilen, um sicherzustellen, dass keine Mängel wie fehlende Kupferdrähte oder Bottoming-Out vorliegen. Außerdem bewertet die Zugkraft die Zuverlässigkeit des Crimps.